CN102272874A - 具有半导体开关元件的分接开关 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有半导体开关元件的分接开关，用于在调整式变压器的绕组抽头间不中断地进行转换。根据本发明设置在固定的分接接点的轨道方向上延伸的接触轨，其可由能够借助于接触刷支架共同运动的触桥接通，使得不仅可以建立与负载引线的直接电气连接也可以建立与半导体开关元件的输出端和输出端的直接电气连接。

Description

具有半导体开关元件的分接开关
技术领域
本发明涉及一种具有半导体开关元件的分接开关，用于在调整式变压器的绕组抽头间不中断地进行转换。
背景技术
WO 97/05536中公开了这种分接开关。在这种已知的分接开关中设置了两个可以与相应的绕组抽头连接的负载支路，其中每个负载支路都能通过半导体开关元件被连接并且可以与共用的负载引线(Lastableitung)电气相连。
相比于通常用于负载转换的具有机械接点的分接开关或者用于负载转换的具有真空转换单元的分接开关而言，已知的具有半导体开关元件的分接开关不需要转换电阻。
这种已知的分接开关具有以下不足之处：即使在稳定的运行过程中，功率电子的半导体元件也被持续地施加以相应的级电压。
发明内容
本发明的任务在于克服这一类分接开关的不足并提供一种解决方案，在该解决方案中功率电子器件在稳定的运行过程中被释放。
尽管WO 88/10502已经公开了一种具有半导体闸流管对的分接开关，其中在稳定的运行过程中，电流馈电由机械的常闭主接点承担。然而，这种解决方案涉及一种所谓的混合开关，其具有一个带有多个机械接点的单独的负载开关，其中借助于蓄能器实现了利用可暂时接通的转换电阻在调整式变压器的绕组抽头间进行快速转换。相反，在本发明中完全不需要转换电阻。
所提出的任务通过具有权利要求1的特征的分接开关实现。从属权利要求涉及本发明特别有利的扩展方式。
此处，一般性的创造性设想基于提供一种由电气绝缘材料制成的可移动的接触刷支架，其上固定设置有多个导电触桥而且触桥可以随接触刷支架一起在绕组抽头之间移动。因此，在每次转换时所有触桥都从其应该离开的绕组抽头一起运动到应被转换到的绕组抽头上。根据本发明，每当处于稳定的运行状态时触桥中的一个-即旁路触桥(Ableitkontaktbrüke)-直接将当前被连接的绕组抽头(即分接开关相应的固定接点)与负载引线连接。
整体而言，在本发明中通过相应的触桥得以在以稳定的时间顺序(即开关顺序)转换的过程中简单地转换以及简单地接通或连接半导体器件。此外通过另一个直接对应于负载引线的触桥(旁路触桥)，在稳定的运行状态中以简单的方式对半导体器件进行释放-即电气地卸载。
附图说明
下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐释。其中：
图1示出了根据本发明的分接开关的示意图；
图2示出了根据本发明的分接开关的另一种实施方式。
具体实施方式
图1示出了一种分接开关，其具有功率电子的负载开关1。同时设置有两个半导体开关2和3，其分别具有电输入端4或5以及共用的电输出端6。电输入端4、5以及电输出端6借助于通管7被引入机械接触系统8中。
机械接触系统8具有接触刷支架9，其在图中仅由虚线示出。接触刷支架9具有固定设置于其上的触桥10、11、12、13。触桥10-13导电但相互之间绝缘；它们在其端部具有仅在图中示出、本身已知的接触滚轮、滑动装置或类似装置。图中示出的每一个分接接点14都对应调整式变压器的调整绕组15的一个绕组抽头n、n+1...。此外，在机械接触系统中设置三个接触轨16、17、18，它们各自都是导电的并且它们中的每一个分别与半导体开关2、3的电输入端4或电输入端5或电输出端6保持电气连接。
此外，在机械接触系统中还设置了旁路接触轨19，其与本来的负载引线20电气相连，该负载引线又通向调整式变压器的主绕组21。
在此处示出的实施方式中，接触轨16到18和旁路接触轨19被相互平行地设置；这里，接触刷支架9为了接通进行直线的、平移的运动。
第一触桥10可以在其一个自由端处连接分接开关接点14，而在其另一个自由端处在与第一半导体开关2的输入端4电气连接的接触轨16上行进。第二触桥11可以在其一个自由端处同样连接固定的分接开关接点14，而在其另一个自由端处在与第二半导体开关3的输入端5电气连接的接触轨17上行进。第三触桥12利用其一个自由端在与功率电子功率开关的共用电输出端6电气连接的接触轨18上行进，其另一个自由端在旁路接触轨19上行进。空间上在两个所述的触桥10和11之间设置另一个触桥13-即旁路触桥，其在一个自由端处可以和固定的分接开关接点14接通并且利用其另一端在旁路接触轨19上行进。
可以看出，不论触桥12及由此的功率电子的负载开关的共用输出端6，还是触桥13都与旁路接触轨19-即负载引线20-电气相连。在稳定的运行环境中，触桥13实现了相应被连接的分接开关接点14和负载引线20之间直接的电气连接。通向功率电子的负载开关的触桥10、11相反未被连接；半导体开关2和3被释放。
在负载转换的情况下，接触刷支架9向右或向左运动-根据应该向“更高”或“更低”的方向被接通而定。之后，两个触桥10或11中的一个触碰到新的待连接的分接开关接点14并因此与相应的半导体开关2或3的相应输入端4或5形成电气连接。同时触桥13脱离接触。当接触刷支架9被移动地足够远使得触桥10和11都再次脱离并且触桥13已经承担持续电流馈电时，转换结束。
图2示出具有环形装置的本发明的另一个实施方式。这里同样设置了半导体开关2和3，其分别具有单独的电输入端4或5以及共用的电输出端6。此处设置接触滚轮22、23、24，其分别在接触环25、26、27上行进。接触环25到27在其功能方面对应于图1中的接触轨16至18。在同心圆上设置固定的分接开关接点14。此外示出了旁路环28，该旁路环与负载引线电气连接。
在仍是通过虚线示出的由绝缘材料制成的开关段29上，在第一水平面内设置可以与固定的分接开关接点14接通的接触滚轮30、31、32。在第二水平面设置在旁路环上行进的其他接触滚轮33、34。
接触滚轮30通过接触环25和第一半导体开关2的输入端4连接。接触滚轮32通过接触环26和第二半导体开关3的输入端5连接。下部的接触滚轮33通过接触环27和两个半导体开关2和3共用的输出端6连接。上部的接触滚轮31和下部的接触滚轮34最终具有导电连接35，使得空间上设置于接触滚轮30和32之间的接触滚轮31通过下部的接触滚轮34直接与负载引线28连接。
在这个实施方式中，每次转换时开关段29以及接触滚轮30到34和它一起进行转动。
然而功能原理是相同的：在稳定的运行过程中，相应被接通的固定的分接开关接点14直接与旁路环28电气连接，而半导体开关2和3则被释放。只有在转换时根据转动方向借助于相应的接触滚轮30或32相应地将功率电子的负载开关的两个输入端4或5之一暂时与相应固定的应被转换到的分接开关接点14连接。

Claims (4)

1.一种具有半导体开关元件的分接开关，用于在沿轨道设置的固定的分接开关接点(14)之间不中断地进行转换，所述分接开关接点与调整式变压器的绕组抽头电气连接，
设置有两个半导体开关元件(2、3)，所述两个半导体开关元件各自具有一个单独的电输入端(4或5)以及一个共用的电输出端(6)，
设置有具有接触刷支架(9)的机械接触系统(8)，所述接触刷支架能够沿所述固定的分接开关接点(14)的轨道运动，
在所述接触刷支架(9)上总共固定地设置4个导电但相互绝缘的触桥(10、11、12、13)，
平行于所述固定的分接开关接点(14)的轨道设置3个导电但相互绝缘的接触轨(16、17、18)，所述接触轨中每一个分别与所述电输入端之一(4或5)或与所述电输出端(6)保持电气连接，
平行于所述接触轨(16、17、18)设置另一导电的、也与所述接触轨绝缘的旁路接触轨(19)，所述旁路接触轨与负载引线(20)电气连接，并且
触桥(10、11、12、13)被确定尺寸并空间地设置于所述接触刷支架(9)上，使得所述触桥与所述接触轨(16、17、18)或所述旁路接触轨(19)对应，并且通过所述触桥根据接通状态能够选择性地在所述固定的分接接点(14)之一和所述负载引线(20)之间或和所述电输入端(4、5)之一之间建立电气连接，以及能够选择性地在所述电输出端(6)和所述负载引线之间建立另一电气连接。
2.如权利要求1所述的分接开关，其特征在于，所述固定的分接接点(14)沿着平面轨道设置，并且所述接触刷支架(9)能够直线运动。
3.如权利要求1所述的分接开关，其特征在于，所述固定的分接接点(14)被设置在关于能旋转的接触刷支架(9)的旋转中心同心的环形轨道上。
4.如权利要求1至3之一所述的分接开关，其特征在于，所述半导体开关元件(2、3)是IGBT。
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